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航天器穿越大气层,返回时会出现高温,为什么升起时没有?

 聪明老狼 2019-10-30

载人飞船返回地球时,返回舱和推进舱会分别进入大气层。那为什么从来都只看到返回舱安全回到地面,却没见过推进舱呢?这是因为,推进舱在大气层中烧毁了。那么,为什么舱体会在大气层中燃烧呢?

在进大气层后,航天器至少要经历三种力。引力只跟航天器质量有关,而其他两个力则取决于航天器的速度——由空气摩擦引起的阻力也取决于飞行器的流线型和空气密度,钝的物体比尖物体减速得更快;具有适当空气动力设计的航天器例如航天飞机,也会受到垂直于其运动的升力。

在太空飞船再入大气层的过程中,由于飞船前方的空气被强烈压缩(而非飞船与空气剧烈摩擦),导致飞船外表的温度大幅度升高至1000度以上。为了保证飞船的安全,需要采取措施来应对这种高温。

当飞船的速度完全减速时,巨大的降落伞将打开,进一步使飞船减速到每秒10米以上。当中国神舟载人飞船离地1.4米左右时,还将发射一枚推力火箭,使飞船安全着陆。美国宇航局的航天飞机滑翔返回地球,当它最终着陆时打开降落伞刹车。

隔热罩设计人员用来估计峰值冲击层温度的近似经验法则是假设开尔文的空气温度等于以米/秒为单位的进入速度——这是数学上的巧合。例如,以7.8 km / s的速度进入大气层的航天器将经历7800 K的最高冲击层温度。

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